[发明专利]通过p型钝化实现增强型HEMT的方法

说明书

本发明公开了一种通过p型钝化实现增强型HEMT的方法，其包括：提供主要由第一、第二半导体组成的异质结构，第二半导体分布于第一半导体上，并具有宽于第一半导体的带隙，且异质结构中形成有二维电子气；在第二半导体上形成p型掺杂的第三半导体；对第三半导体中除栅下区域之外的其余区域进行钝化处理，使p型掺杂区仅存在于栅下区域，所述栅下区域分布在所述HEMT器件的栅极正下方；制作与异质结构连接的源、漏、栅极，并使所述源、漏极能够通过所述二维电子气电连接，且使所述栅极分布于源、漏极之间。本发明还公开了一种增强型HEMT。本发明具有工艺简单，重复性高，器件性能稳定优良，成本低廉，易于进行大规模生产等优点。

本申请为2016年06月08日提交中国专利局、申请号为201610403535.2、发明名称为“通过p型钝化实现增强型HEMT的方法及增强型HEMT”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种通过p型钝化实现增强型HEMT的方法，属于微电子工艺领域。

背景技术

HEMT器件是充分利用半导体的异质结构(Heterostructure)结构形成的二维电子气而制成的，与Ⅲ-Ⅵ族(如AlGaAs/GaAs HEMT)相比，Ⅲ族氮化物半导体由于压电极化和自发极化效应，在异质结构(如AlGaN/GaN)中能够形成高浓度的二维电子气。所以在使用Ⅲ族氮化物制成的HEMT器件中，势垒层一般不需要进行掺杂。同时，Ⅲ族氮化物具有大的禁带宽度、较高的饱和电子漂移速度、高的临界击穿电场和极强的抗辐射能力等特点，能够满下一代电力电子系统对功率器件更大功率、更高频率、更小体积和更高温度的工作的要求。

现有的Ⅲ族氮化物半导体HEMT器件作为高频器件或者高压大功率开关器件使用时，特别是作为功率开关器件时，增强型HEMT器件与耗尽型HEMT器件相比更有助于提高系统的安全性、降低器件的损耗和简化设计电路。目前实现增强型HEMT主要的方法有薄势垒层、凹栅结构、p型盖帽层和F处理等技术，但这些技术都存在不足。例如，薄的势垒层技术不需使用刻蚀工艺，所以带来的损伤小，但是由于较薄的势垒层，器件的饱和电流较小。凹栅结构解决了饱和电流较小的问题，但是一般的HEMT器件之中势垒层只有20-30nm，采用刻蚀工艺形成凹栅结构的工艺难于控制，重复性较差。又例如，F等离子处理也能实现增强型HEMT器件，并且不需要刻蚀，但是F的等离子体在注入的过程中也会刻蚀势垒层，造成器件性能的降低。p型盖帽层同样需要刻蚀工艺，工艺难于控制，重复性较差，同时产生界面态，影响器件的稳定性。

因而，业界亟待发展出一种易于实施，重复性好，且能有效保证器件性能的增强型HEMT器件的实现方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的主要目的在于提出一种通过p型钝化实现增强型HEMT的方法及增强型HEMT。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明提供了一种通过p型钝化实现增强型HEMT的方法，由以下步骤组成：

(1)在外延生长设备的反应室中对衬底表面进行处理；

(2)在衬底上外延生长AlGaN/GaN外延层及p-GaN，其中GaN的厚度为1μm-3μm；AlGaN的厚度为14nm-30nm，其中Al元素的摩尔含量为20％-30％，p-GaN的厚度为5-100nm，Mg掺杂浓度为10¹⁶量级，以能够耗尽AlGaN/GaN异质结沟道内二维电子气为准，从腔室取出以后利用有机溶液进行清洗并用高纯氮气进行吹洗；

(3)对清洗干净的样品进行光刻显影，光刻胶采用AZ5214，曝光时间为6.5s，显影时间为50s-60s，进行台面隔离，可以采用离子注入或等离子体刻蚀；

(4)通过光刻，对源漏区域进行刻蚀，刻掉p型掺杂层，之后放入电子束沉积台沉积欧姆接触金属Ti/Al/Ni/Au并进行剥离清洗，之后对样品进行890℃30s退火形成欧姆接触，分别为源极和漏极；